虚实融合打通工程实践“最后一公里” 长春工大机械制造课程入选国家级一流本科课程

当前,高等工程教育面临着传统教学模式难以适应产业发展需求的挑战。

大型实验设备数量有限、高危实验难以安全开展、微观工艺过程难以直观展示等问题长期困扰着工科院校的人才培养。

长春工业大学机电工程学院在这一背景下,对《机械制造基础》课程进行了系统性的教学改革,探索出一条虚实融合的创新之路。

课程团队系统构建了"三维数模认知-AR虚拟操作-虚拟仰真实验-实境实训操作"四位一体的虚实融合教学体系,形成了完整的教学方案和资源库。

团队自主研发了"进水管座镗孔夹具"等9套三维交互模型,学生可从任意角度观察设备结构,深入理解工作原理。

10项AR实验系统让学生在虚拟环境中安全、低成本地完成各类实验操作。

基于3DShow平台开发的1500余个零件结构模型,支持学生通过缩放、旋转、剖切等功能进行多尺度观察与交互操作。

虚实融合教学有效突破了传统工程教学的多个瓶颈。

在虚拟仿真系统的支撑下,学生可在几分钟内完成在实际中需要数小时甚至数天才能完成的工艺流程,大幅提高了学习效率。

油泵体夹具AR实验系统让学生能够在虚拟环境中完成从设计到装配调试的全过程,系统实时提供力学分析和精度反馈,帮助学生深入理解设计原理。

课程负责人谷东伟教授强调,虚实融合不是要替代真实实践,而是通过虚拟技术突破时空限制,让每个学生都能获得充分的实践机会。

课程团队创新设计了"先虚拟后现实"的训练模式。

学生在虚拟环境中掌握基本操作技能后,进入校内实训中心和企业生产现场进行实际操作。

这种递进式的训练方式既保证了操作安全,又提高了实训效果。

数据显示,采用虚实结合训练模式后,学生掌握操作技能的时间平均缩短了30%,操作准确率提高了25%。

学生们普遍反映,通过AR技术可以在虚拟环境中反复练习,不用担心损坏设备或浪费材料,这种沉浸式的学习体验是传统教学无法提供的。

课程满意度连续三年保持在95%以上。

虚实融合教学推动了教学模式的深刻变革。

教师角色从知识的传授者转变为学习活动的设计者和指导者,更加注重培养学生的工程思维和实践能力。

课堂教学时间被重新分配,更多时间用于项目研讨、方案设计和虚拟验证。

课程强调"做中学、学中做",通过真实项目驱动,让学生在解决实际问题的过程中构建知识体系、提升工程能力。

这一教学改革成果正在产生广泛的辐射效应。

课程建设的虚实融合教学资源已通过智慧树、学习通等平台向全国64所高校开放共享,累计学习访问量达8.5万次。

课程团队还积极开展师资培训,先后为多所高校培训虚拟仿真教学骨干教师50余名。

虚实融合教学方案已被广东海洋大学、西京学院等高校采用,累计辐射学生超过1000人。

广东海洋大学的张静老师表示,通过共享的虚拟仿真资源,学生能够学习到企业前沿需求,这对校企合作资源相对缺少的院校尤其宝贵。

长春工业大学的探索证明,教育创新需要直面现实问题,善用技术手段重构教学场景。

虚实融合不是简单的技术叠加,而是教育理念与方法的系统性变革。

这种改革既解决了当下教学资源不足的困境,更着眼于培养适应未来产业需求的工程人才,为高等教育高质量发展提供了有益启示。